CN111589769A - 硅片pecvd镀非晶硅用石墨舟的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，包括碱洗步骤：通过碱液清除石墨舟上的非晶硅。本发明采用碱液清洗硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟，能清除石墨舟上沉积的非晶硅，避免石墨舟上沉积的非晶硅影响硅片PECVD镀非晶硅膜的效果，避免出现镀膜不均，硅片及舟壁表面爆膜、脱膜，镀膜速率下降，甚至出现无法继续镀膜的情形。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法。
背景技术
在某些晶体硅太阳电池的生产过程中，需要在硅片表面沉积非晶硅，可将硅片装载在石墨舟中，然后将石墨舟置于管式PECVD设备中沉积非晶硅，即硅片PECVD镀非晶硅膜。
石墨舟一般都重复使用，但石墨舟经过多次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用后，会出现镀膜不均，硅片及舟壁表面爆膜、脱膜，镀膜速率下降，甚至出现无法继续镀膜的情形，严重影响镀膜的品质，从而影响电池的电性能。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，包括碱洗步骤：通过碱液清除石墨舟上的非晶硅；所述碱液优选为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
硅片PECVD镀非晶硅膜工艺过程中，硅片装载在石墨舟上，且硅片由石墨舟片及卡点固定，相邻舟片之间通过陶瓷套管隔离（陶瓷套管具有较好的绝缘性和较高的介电强度）；装载有硅片的石墨舟置于管式PECVD设备中沉积非晶硅，完成硅片PECVD镀非晶硅膜。
发明人经研究发现：石墨舟经过多次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用后，会出现镀膜不均，硅片及舟壁表面爆膜、脱膜，镀膜速率下降，甚至出现无法继续镀膜的情形，这是因为硅片PECVD镀非晶硅膜工艺过程中，石墨舟自身也会沉积有非晶硅，且石墨舟上沉积的非晶硅会随石墨舟重复使用次数的增加而增厚，一方面由于膜层表面应力的影响，较厚的非晶硅膜会影响硅片与舟壁的接触（两者贴合度变差），导致镀膜不均，甚至硅片及舟壁表面出现爆膜、脱膜现象；另一方面非晶硅具有一定的导电性，且非晶硅的介电常数相对较高，随着沉积次数的增加，石墨舟上沉积的非晶硅会影响相邻舟片之间的绝缘性和介电强度，当石墨舟上沉积的非晶硅达到一定厚度，硅片PECVD镀非晶硅膜工艺过程中，舟片之间的电场会被石墨舟上沉积的非晶硅减弱，从而导致镀膜速率下降，甚至出现无法继续镀膜的情形；以上情况严重影响镀膜的品质，从而影响电池的电性能；只有及时清除石墨舟上沉积的非晶硅，才能避免以上现象的出现；故石墨舟重复使用一定次数后，需要对石墨舟进行清洗，以清除石墨舟上沉积的非晶硅。
目前石墨舟一般都采用酸液（如氢氟酸）清洗，但发明人经实验发现，氢氟酸不能有效清除石墨舟上沉积的非晶硅，故需要探求适用于硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法。
本发明采用碱液（氢氧化钠或氢氧化钾溶液）清洗硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟，能清除石墨舟上沉积的非晶硅，进而可避免石墨舟上沉积的非晶硅影响硅片PECVD镀非晶硅膜的效果，避免出现镀膜不均，硅片及舟壁表面爆膜、脱膜，镀膜速率下降，甚至出现无法继续镀膜的情形；且本发明方法成本低，适合于产业化应用。
优选的，所述硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，还包括镀膜步骤：在碱洗步骤之后，且在石墨舟重复使用前，通过PECVD工艺给石墨舟镀耐碱液腐蚀的保护膜；所述保护膜优选为氮化硅膜。
发明人还经研究发现：采用碱液（氢氧化钠或氢氧化钾溶液）清洗石墨舟上沉积的非晶硅，清洗过程中，碱液有可能会腐蚀石墨舟；为了防止石墨舟被碱液腐蚀，本发明在将石墨舟投入硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用前，先在石墨舟上镀耐碱液腐蚀的保护膜（如氮化硅膜），石墨舟投入重复使用后，沉积在石墨舟上的非晶硅会附着在保护膜外侧，下次清洗石墨舟时，保护膜可保护石墨舟，防止石墨舟被碱液腐蚀。
优选的，所述硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，还包括酸洗步骤：在碱洗步骤之后，且在镀膜步骤之前，通过酸液清除石墨舟上的保护膜；所述酸液优选为氢氟酸溶液。
发明人还经研究发现：虽然在石墨舟上镀保护膜可在下次清洗时保护石墨舟，防止石墨舟被碱液腐蚀，但镀有保护膜的石墨舟经过多次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用后，保护膜可能会被杂质（如非晶硅中的硼磷物质）污染，被污染的保护膜会影响硅片PECVD镀非晶硅膜的效果。
本发明在碱洗步骤和镀膜步骤之间插入酸洗步骤，是要先将石墨舟上被杂质污染的旧保护膜（该旧保护膜由上次清洗石墨舟时所镀）清除，再重新在石墨舟上镀新的保护膜，这样处理后，投入硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用的石墨舟，就是已清除非晶硅和旧保护膜、且镀有新保护膜的石墨舟，这样的石墨舟不会影响硅片PECVD镀非晶硅膜的效果。
优选的，所述硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，包括如下具体步骤：
1）碱洗：将沉积有非晶硅的石墨舟置入碱液中，加热至50～90℃浸泡4～6小时，且浸泡时开启鼓泡；碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，且碱液的质量浓度为5%～25%；
2）第一次水洗：对经过碱洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的碱液；
3）酸洗：将经过第一次水洗的石墨舟置入酸液中，常温下浸泡4～8小时，且浸泡时开启鼓泡；酸液为氢氟酸溶液，且酸液的质量浓度为5%～30%；
4）第二次水洗：对经过酸洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的酸液；
5）烘干：将经过第二次水洗的石墨舟烘干；
6）镀膜：将烘干后的石墨舟置入管式PECVD镀膜机中，运行镀氮化硅工艺，使石墨舟镀上氮化硅膜。
优选的，所述保护膜的厚度为10～100nm。
优选的，石墨舟每经过50～100次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用（平均每次镀非晶硅膜厚为50～150nm），进行一次清洗；这样的清洗频率，可以有效控制石墨舟上沉积的非晶硅厚度，可在非晶硅厚度达到能影响硅片PECVD镀非晶硅膜效果的程度之前，清除石墨舟上沉积的非晶硅。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，该石墨舟在硅片PECVD镀非晶硅膜工艺中重复使用，且石墨舟每经过50～100次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用（平均每次镀非晶硅膜厚为50～150nm），进行一次清洗；
清洗包括如下具体步骤：
1）碱洗：将经过多次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用、且沉积有非晶硅的石墨舟置入碱液中（可先将石墨舟两端的螺帽全部拧松，再将石墨舟置入碱液中），加热至50～90℃浸泡4～6小时，且浸泡时开启鼓泡；碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，且碱液的质量浓度为5%～25%；
2）第一次水洗：对经过碱洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的碱液；
3）酸洗：将经过第一次水洗的石墨舟置入酸液中，常温下浸泡4～8小时，且浸泡时开启鼓泡；酸液为氢氟酸溶液，且酸液的质量浓度为5%～30%；
4）第二次水洗：对经过酸洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的酸液；
5）烘干：将经过第二次水洗的石墨舟烘干；
6）镀膜：将烘干后的石墨舟置入管式PECVD镀膜机中，运行镀氮化硅工艺，使石墨舟镀上厚度为10～100nm的氮化硅膜。
碱洗步骤用于清除石墨舟上沉积的非晶硅；
酸洗步骤用于清除上次清洗石墨舟时所镀的旧氮化硅膜；
镀膜步骤用于给已清除非晶硅和旧氮化硅膜的石墨舟镀新的氮化硅膜。
每次清洗处理后，投入硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用的石墨舟，就是已清除非晶硅和旧氮化硅膜、且镀有新氮化硅膜的石墨舟，这样的石墨舟不会影响硅片PECVD镀非晶硅膜的效果。
石墨舟每经过50～100次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用（平均每次镀非晶硅膜厚为50～150nm），进行一次清洗；这样的清洗频率，可以有效控制石墨舟上沉积的非晶硅厚度，可在非晶硅厚度达到能影响硅片PECVD镀非晶硅膜效果的程度之前，清除石墨舟上沉积的非晶硅。
本发明清洗的具体实施例如下：
1）碱洗：取经过80次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用、且沉积有非晶硅（非晶硅厚约为10μm）的石墨舟，先将石墨舟两端的螺帽全部拧松，再将石墨舟置入质量浓度为10%的氢氧化钾溶液中，加热至70℃浸泡4小时，且浸泡时开启鼓泡；
2）第一次水洗：对经过碱洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的氢氧化钾溶液；
3）酸洗：将经过第一次水洗的石墨舟置入质量浓度为8%的氢氟酸溶液中，常温下浸泡5小时，且浸泡时开启鼓泡；
4）第二次水洗：对经过酸洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的氢氟酸溶液；
5）烘干：将经过第二次水洗的石墨舟烘干；
6）镀膜：将烘干后的石墨舟置入管式PECVD镀膜机中，运行镀氮化硅工艺，使石墨舟镀上厚度为80nm的氮化硅膜。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，包括碱洗步骤：通过碱液清除石墨舟上的非晶硅。
2.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
3.根据权利要求2所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，还包括镀膜步骤：在碱洗步骤之后，且在石墨舟重复使用前，通过PECVD工艺给石墨舟镀耐碱液腐蚀的保护膜。
4.根据权利要求3所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，所述保护膜为氮化硅膜。
5.根据权利要求4所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，还包括酸洗步骤：在碱洗步骤之后，且在镀膜步骤之前，通过酸液清除石墨舟上的保护膜。
6.根据权利要求7所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，所述酸液为氢氟酸溶液。
7.根据权利要求6所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
1）碱洗：将沉积有非晶硅的石墨舟置入碱液中，加热至50～90℃浸泡4～6小时，且浸泡时开启鼓泡；碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，且碱液的质量浓度为5%～25%；
2）第一次水洗：对经过碱洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的碱液；
3）酸洗：将经过第一次水洗的石墨舟置入酸液中，常温下浸泡4～8小时，且浸泡时开启鼓泡；酸液为氢氟酸溶液，且酸液的质量浓度为5%～30%；
4）第二次水洗：对经过酸洗的石墨舟进行去离子水清洗，清除石墨舟上残留的酸液；
5）烘干：将经过第二次水洗的石墨舟烘干；
6）镀膜：将烘干后的石墨舟置入管式PECVD镀膜机中，运行镀氮化硅工艺，使石墨舟镀上氮化硅膜。
8.根据权利要求7所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，所述氮化硅膜的厚度为10～100nm。
9.根据权利要求1所述的硅片PECVD镀非晶硅用石墨舟的清洗方法，其特征在于，石墨舟每经过50～100次硅片PECVD镀非晶硅膜工艺重复使用，进行一次清洗。
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